РАСПЛАВЛЯЕМЫЙ ЭЛЕКТРОЛИТ ДЛЯ ХИМИЧЕСКОГО ИСТОЧНИКА ТОКА Российский патент 2020 года по МПК H01M6/00 C09K5/06 

Изобретение относится к области электротехнической промышленности, в частности к разработке составов, включающих фторид, бромид и сульфат лития, которые можно применять в качестве расплавляемых электролитов в химических источниках тока.

Известен состав, содержащий бромид калия и метаванадат лития. Температура плавления смеси 510°С, удельная энтальпия плавления477 Дж/г (Золотухина Е.В., Губанова Т.В., Гаркушин И.К. Трехкомпонентная взаимная система Li,K||Br,VO₃ // «Журнал неорганической химии». - 2013. - Т. 52. - №12. - С. 2095-2098). Данный состав имеет высокие значения удельной энтальпии и температуры плавления.

Также известны составы: LiF-LiVO₃-Li₂SO₄ с температурой плавления смеси 497°С и удельной энтальпией плавления 241 Дж/г и LiF-Li₂SO₄-Li₂MoO₄ с температурой плавления смеси 501°С и удельной энтальпией плавления 456 Дж/г (Губанова Т.В., Кондратюк И.К., Гаркушин И.К. Фазовые равновесия в трехкомпонентных системах: LiF-LiVO₃-Li₂SO₄ и LiF-Li₂SO₄-Li₂MoO₄ // Журн. неорг. химии. - 2005. - Т. 50. - №12. С. 2079-2083).

Наиболее близким к заявленному составу по температуре плавления и компонентам является состав содержащий фторид, бромид и сульфат лития с температурой плавления смеси 421-426°С и удельной энтальпией плавления 232-249 Дж/г (Патент РФ №2326920). Недостатками данного состава являются относительно высокая удельная энтальпия плавления 249Дж/г и высокая температура плавления 426°С.

Техническим результатом является снижение температуры плавления и удельной энтальпии плавления.

Технический результат достигается следующим образом: В расплавляемый электролит для химического источника тока, включающий фторид, бромид, сульфат лития, введено соединение Li₂CO₃, при следующем соотношении компонентов, мас. %:

Фторид лития 5,58-5,96

Сульфат лития 25,13-25,22

Бромид лития 59,56-59,74

Карбонат лития 9,35-9,46.

Примеры конкретного исполнения:

Пример 1.

В печи шахматного типа переплавляют безводные соли 0,0558 г (5,58 масс. %) фторида лития + 0,2522 г (25,22 масс. %) сульфата лития + 0,5974 г (59,74 масс. %) бромида лития + 0,0946 г (9,46 масс. %) карбоната лития. Температура плавления смеси 396°С, удельная энтальпия плавления 225Дж/г. Энтальпия плавления составов измерялась методом количественного ДТА.

Пример 2

В условиях примера 1 переплавляют безводные соли 0,0577 г (5,77 масс. %) фторида лития + 0,2517 г (25,17 масс. %) сульфата лития + 0,5965 г (59,65 масс. %) бромида лития + 0,0941 г (9,41 масс. %) карбонат лития. Температура плавления смеси 394°С, удельная энтальпия плавления 218 Дж/г.

Пример 3

В условиях примера 1 переплавляют безводные соли 0,0596 г (5,96 масс. %) фторида лития + 0,2513 г (25,13 масс. %) сульфата лития + 0,5956 г (59,56 масс. %) бромида лития + 0,0935 г (9,35 масс. %) карбонат лития. Температура плавления смеси 398°С, удельная энтальпия плавления 227 Дж/г.

Пример 4

В условиях примера 1 переплавляют безводные соли 0,0540 г (5,40 масс. %) фторида лития + 0,2525 г (25,25 масс. %) сульфата лития + 0,5993 г (59,93 масс. %) бромида лития + 0,0942 г (9,42 масс. %) карбонат лития. Температура плавления смеси 403°С, удельная энтальпия плавления 230 Дж/г.

Пример 5

В условиях примера 1 переплавляют безводные соли 0,0614 г (6,14 масс. %) фторида лития + 0,2510 г (25,10 масс. %) сульфата лития + 0,5937 г (59,37 масс. %) бромида лития + 0,0939 г (9,39 масс. %) карбоната лития. Температура плавления смеси 403°С, удельная энтальпия плавления 232 Дж/г.

За указанными пределами концентраций (примеры 1-3) наблюдается неоднофазность составов вследствие повышения температуры плавления, отличной от эвтектической (примеры 4, 5).

В таблице приведены сравнительные характеристики свойств, предлагаемого состава и состава, выбранного в качестве прототипа.

Из результатов таблицы видно, что предлагаемый состав имеет более низкую температуру плавления на 27-28°С, что расширяет диапазон использования состава по температуре и удельную энтальпию плавления ниже на 14-22 Дж/г по сравнению с прототипом, что снижает энергозатраты на плавление состава и приведение его в рабочее состояние.

Изобретение относится к области электротехнической промышленности, в частности к разработке составов, включающих фторид, бромид, сульфат и карбонат лития, которые применяются в качестве расплавляемых электролитов в химических источниках тока. Согласно изобретению состав содержит фторид, бромид и сульфат лития, в который дополнительно введен карбонат лития, при следующем соотношении компонентов, мас.%: фторид лития 5,58-5,96; сульфат лития 25,13-25,22; бромид лития 59,56-59,74; карбонат лития 9,35-9,46. Техническим результатом является снижение температуры плавления и удельной энтальпии плавления электролита. 5 пр., 1 табл.

Расплавляемый электролит для химического источника тока, включающий фторид, бромид, сульфат лития, отличающийся тем, что введено соединение Li₂CO₃, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Фторид лития 5,58-5,96 Сульфат лития 25,13-25,22 Бромид лития 59,56-59,74 Карбонат лития 9,35-9,46